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1、教 案 附 页第一部分 矿井排水系统一、矿井水的来源及充水通道二、涌水量三、矿井排水方式四、煤矿安全规程规定五、矿井排水系统一、矿井水的来源及充水通道决定矿井出现水害的两个必备条件是矿井水源和涌水通道。1.矿井水源1)大气降水。大气降水是地下水的主要补给来源，所有矿床充水都直接或间接与大气降水有关。因此对于井深较浅，充水通道较多的矿井，在雨季时，要特别注意水害防治。2)地表水。在有大型地表水水体(海、湖、大河流、水库、水池等)的矿井，查清天然条件下和采掘过后地表水的影响，是水文地质工作的重要内容。地表水不仅可能造成矿井突然涌水，严重时会导致水沙同时溃入矿井。3)地下水水源。地下水是矿井水害的直
2、接充水水源，矿井的地层中，都或多或少地夹有含水层，含水层的规模、富水性以及水的补给条件，是决定矿井充水程度的根本因素。根据地下水的赋存状态和赋存位置的不同，将矿井地下水分为如下几种：(1)孔隙水松散岩层孔隙中的水。如表土层中细砂、粉砂富含地下水时，极易造成水砂一起溃入井下，特别是给井筒施工带来困难。(2)裂隙水坚硬岩层裂隙中的水。(3)岩溶水较大的石灰岩中裂隙或溶洞中的水。石灰岩中孔隙、裂隙发育、分布广、补给条件好，因此往往岩溶水水压较大，水量较多，危害也较大。(4)老空积水旧时的小煤窑、采空区或废旧巷道，由于长期停止排水而积聚的地下水。老空积水的水量多以静储量为主，当煤(岩)柱强度小于其静压
3、力时，即可发生突水，在短时间内可有大量积水涌入矿井，来势凶猛，破坏性很强。当老空积水与其他充水水源联系不大，突水时，虽涌水量很大，但持续时间不长，容易疏干。老空积水一般呈酸性，对金属有腐蚀作用。4)生产用水。煤矿生产过程中，如水采、除尘、煤体注水、防火注浆、水砂充填等，都有大量用水，如管理不善、排水不畅也可能引发水灾事故。2.充水通道矿井充水通道有人为形成和天然形成之分。人为形成的充水通道有：(1)顶板冒落裂隙带顶板冒落形成导水裂隙。(2)地表岩溶塌陷带矿区开采后地表下沉，地表水和大气降水通过塌陷坑直接充入井下。(3)封孔质量不严的钻孔打钻后封孔不严，钻孔成为各类含水层的充水通道。天然形成的充
4、水通道有：(1)孔隙、裂隙各种岩层中的节理、层理成为充水通道。(2)岩溶岩石中的溶洞、孔洞成为充水通道。(3)断层破碎带通过断层与含水层相连，断层破碎带成为充水通道。3.矿井水的特性与纯净水比较：(1)重度比纯净水大（1020kg/m3）；(2)有一定的酸碱性，对泵有腐蚀。二、涌水量1.涌水量：单位时间内矿井涌出的水量。m3/h2.正常涌水量：一年之中时间最长的涌水期的涌水量。3.最大涌水量：一年之中矿井最高峰涌水期的涌水量。最大涌水量受大气降水的影响，矿井涌水量增加到最大程度。正常涌水量和最大涌水量是根据水文地质条件由技术人员推算的，巷道开出后要核实涌水量，以便对排水设备进行调整。做为水泵司
5、机必须清楚所工作的矿井的正常涌水量和最大涌水量。三、矿井排水方式1.矿井排水的意义矿井排水的任务就是将井下涌出的矿井水，通过排水系统不断地排至地面，以保证矿井安全生产和作业人员的生命安全。否则就会影响矿井正常生产，甚至发生淹井事故，造成生命、财产的巨大损失。因此矿井排水系统是必不可少的主要的生产系统之一。2.矿井排水的特点由于矿井涌水的复杂性和危险性，以及矿井结构布置的不同，故对矿井排水及排水泵房的要求比一般机电硐室的要求严格，对排水设备的可靠性能要求较高，必须保证及时排除矿井涌水。因为矿井涌水在井下流动的过程中，混入和溶解了许多矿物质，含有一定数量的煤炭颗粒、流砂等杂质，所以要求排水泵要具有
6、较强的抗腐蚀性和耐磨性；此外，由于排水泵安装在硐室内，硐室空间比地面空间小，安装和维修都不方便，为了保证矿井的安全，矿井水泵房要求安装使用、备用、待修的水泵台数较多；再者，矿井排水设备的耗电量很大，一般会占到全矿井总耗电量的2535，有的矿井占到40，个别矿井会更多。上述都是矿井排水的特点。3.矿井排水方式矿井排水方式很多，不同的矿井应根据矿井的具体条件，考虑其可靠性和经济性，合理选择排水方式。1)压入式、吸入式及压、吸并存式排水方式(1)压入式排水方式被排的水面高度高于水泵的吸水口高度。优点：水泵启动时不需要真空泵、射流泵等启动设备。启动非常方便，启动前，只要打开吸水侧闸阀，水就会自动灌满泵
7、体，然后启动电动机，逐渐打开排水侧的闸阀，就可以排水了。由于压入式排水被排水面高度高于水泵吸水口高度，所以泵内部存在一定的压力，工作时一般不会产生气蚀现象，同时也可以提高排水系统效率。压入式排水要求泵房和机电设备有很高的可靠性，水泵司机有很强的业务素质，水仓周围岩层没有裂隙。缺点：一旦泵房、水仓隔墙及机电设备发生较大故障，或者操作人员操作失误，就容易发生水淹泵房和矿井的重大事故。因此，要慎重采用。(2)吸入式排水方式被排的水面高度低于水泵的吸水口的高度。优点：安全性能高，工作可靠，不会造成水淹泵房事故。缺点：水泵启动时需要启动设备；排水效率较压入式排水方式低。(3)压、吸并存的排水方式以泵房标
8、高为准设有上、下两个水仓，上部水仓的标高比水泵吸口高，下部水仓的标高比水泵吸口低，一部分水泵采用压入式排水，另一部分水泵采用吸入式排水。这种压、吸并存的排水方式，既可以发挥压入式排水的优点，又可以保证泵房安全。一旦发生故障时，上水仓的水可以排放到下水仓去，全部采用吸入式排水，不会造成跑水淹泵房事故。2)移动式和固定式排水方式(1)移动式排水方式指水泵随着工作面的移动或水位的变化而移动的排水方式，如排出立井、斜井下山掘进工作面以及恢复淹没矿井的积水，一般情况下只为矿井的局部服务。(2)固定式排水方式指水泵位置长期固定不变，矿井的涌水都由此泵房水泵排出的排水方式。这种排水方式是矿井的主要排水方式。
9、矿井固定式排水方式还分为直接排水和分段排水。直接排水方式：各水平水仓中的水直接排送到地面。如图(a)优点：可靠性强，水平之间互不依赖。缺点：管路多，泵房多，维修量大。 a由各水平直接排送地面分段排水方式：一种是下水平的水排到上一水平，再由上水平排到地面。另一种是上水平的水顺大巷流到下水平的水仓，再由下水平的泵直接排到地面。如图(b)和(c)b下水平水排到上部水仓,再统一排向地面c上水平水全部放到下水平，统一向地面排水 优点：管路少，维修量小。缺点：水平之间互相影响，排水依赖，可靠性差。斜井排水一般是通过钻孔下排水管，而不是顺着斜井敷设管路。目前我国钻孔直径已达到380mm以上，钻孔深度可达27
10、0多米。由钻孔下排水管的斜井排水系统四、煤矿安全规程规定第二百七十八条 主要排水设备应符合下列要求：（一）水泵：必须有工作、备用和检修的水泵。工作水泵的能力，应能在20h内排出矿井24h的正常涌水量（包括充填水及其他用水）。备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70%。工作和备用水泵的总能力，应能在20h内排出矿井24h的最大涌水量。检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25%。水文地质条件复杂的矿井，可在主泵房内预留安装一定数量水泵的位置。对水泵的要求，是从两个方面考虑保证安全的。第一是从正常涌水量考虑，为了不间断地排出矿井正常涌水量，工作水泵的排水能力必须大于矿井正常涌水量能力，规定了工作水泵
11、的能力，应能在20小时排出24小时的正常涌水量，即Q泵工=24Q正/20=1.2 Q正，也就是工作泵的能力是正常涌水量的1.2倍。第二是从最大涌水量考虑，工作和备用泵的总能力，应能在20小时排出24小时的最大涌水量，即Q泵工+Q泵备=24Q最大/20=1.2 Q最大，也就是工作泵和备用泵总的能力是最大涌水量的1.2倍。所谓最大涌水量是指受大气降水的影响，矿井涌水量增加到最大程度时的水量。不包括矿井大突水时的水量，确切应叫矿井最大突水量。因为有些矿井受大气降水的影响很大，雨季时矿井最大涌水量和正常涌水量相差数量很大，若一律按70%规定，则不能保证安全，故又提出按最大涌水量计算的规定。水文地质条件
12、复杂的矿井，可在主泵房内预留安装一定数量水泵的位置。目的是为了防突水灾害。（二）水管：必须有工作和备用的水管。工作水管的能力应能配合工作水泵在20h内排出矿井24h的正常涌水量。工作和备用水管的总能力，应能配合工作和备用水泵在20h内排出矿井24h的最大涌水量。（三）配电设备：应同工作、备用以及检修水泵相适应，并能够同时开动工作和备用水泵。有突水淹井危险的矿井，可另行增建抗灾强排能力泵房。第二百七十九条 主要泵房至少有2个出口，一个出口用斜巷通到井筒，并应高出泵房底板7m以上；另一个出口通到井底车场，在此出口通路内，应设置易于关闭的既能防水又能防火的密闭门。泵房和水仓的连接通道，应设置可靠的控
13、制闸门。泵房是矿井排水系统的主要工程，泵房设置是否得当是关系到排水设施能否长期正常运转的重大问题。为了解决泵房通风降温和泵房被淹时撤人，规定了主要泵房至少有两个出口，一个出口用斜巷通到井筒，作为回风和设置水管、电缆用。为了提高泵房的通风能力，规定了高出泵房底板7m以上。另一个出口通到井底车场，可以作为水泵安装时的运输道，由于井底车场标高较低，作为进风通道也有利于泵房通风。为了防止泵房被淹和失火，又规定了在此出口通路内，京戏设置易于关闭的既能防水又能防火的密闭门。为了防止水仓水进入泵房，影响水泵的正常运转，又规定了泵房和水仓的连接通道，应设置可靠的控制闸门。第二百八十条 主要水仓必须有主仓和副仓
14、，当一个水仓清理时，另一个水仓能正常使用。新建、改扩建矿井或生产矿井的新水平，正常涌水量在1000m3/h以下时，主要水仓的有效容量应能容纳8h的正常涌水量。正常涌水量大于1000m3/h的矿井，主要水仓有效容量可按下式计算：2（Q+3000）式中 V主要水仓的有效容量，m3；Q矿井每小时正常涌水量，m3。但主要水仓的总有效容量不得小于4h的矿井正常涌水量。采区水仓的有效容量应能容纳4h的采区正常涌水量。矿井最大涌水量和正常涌水量相差特大的矿井，对排水能力、水仓容量应编制专门设计。水仓进口处应设置箅子。对水砂充填、水力采煤和其他涌水中带有大量杂质的矿井，还应设置沉淀池。水仓的空仓容量必须经常保
15、持在总容量的50%以上。水仓是井下排水的重要设施，水仓设置是否合适，关系排水系统排水能力能否正常发挥。矿井涌水中带有大量杂质很容易占据水空间，必须经常清理才能保证水仓的有效容量，所以规定了主要水仓必须有主仓和副仓，当一个水仓清理时，另一个水仓能正常使用。第二百八十一条 水泵、水管、闸阀、排水用的配电设备和输电线路，必须经常检查和维护。在每年雨季以前，必须全面检修1次，并对全部工作水泵和备用水泵进行1次联合排水试验，发现问题，及时处理。水仓、沉淀池和水沟中的淤泥，应及时清理，每年雨季前必须清理1次。井下排水设施是矿井安全生产的重要保证设施，其中水泵、水管、闸阀、排水用的配电设备和输电线路是排水设施的重要组成部分，必须经常进行维护和检查，以保证其正常运转。雨季是地表洪水泛滥、地下含水层得到补充、水量充足的时期，洪水淹井事故时有发生。为确保汛期安全生产，将可能产生的最大涌水量排出矿井，在雨季前必须对排水设施进行全面检修一次，同时对全部工作水泵和备用水泵进行一次数联合排水试验，以便发现问题及时处理，为防汛工作做好充分的准备。五、矿井排水系统1.单台泵的排水系统吸水井内的水经底阀、吸水管进入水
